DE19715492C2

DE19715492C2 - Steam turbine plant

Info

Publication number: DE19715492C2
Application number: DE1997115492
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Kupka; Dietrich Dipl Ing Hintze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: DE19715492A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dampfturbinenanlage.The invention relates to a steam turbine plant.

Eine Dampfturbine wird üblicherweise in einer Kraftwerksan lage zum Antrieb eines Generators oder in einer Industriean lage zum Antrieb einer Arbeitsmaschine eingesetzt. Dazu wird der Dampfturbine als Strömungsmedium dienender Dampf zuge führt, der sich in der Dampfturbine arbeitsleistend ent spannt. Nach seiner Entspannung gelangt der Dampf üblicher weise in einen der Dampfturbine nachgeschalteten Kondensator und kondensiert dort. Das Kondensat wird sodann als Speise wasser einem Dampferzeuger zugeführt und gelangt nach seiner Verdampfung erneut in die Dampfturbine, so daß ein geschlos sener Wasser-Dampf-Kreislauf entsteht. Eine Anlage mit den dazu erforderlichen Komponenten, also insbesondere mit einer Dampfturbine und mit einem Kondensator, wird auch als Dampf turbinenanlage bezeichnet.A steam turbine is typically used in a power plant location to drive a generator or in an industry used to drive a machine. This will the steam turbine as the flow medium serving steam leads, which develops in the steam turbine work tense. After its relaxation, the steam gets more common as in a condenser downstream of the steam turbine and condenses there. The condensate is then used as food water is fed to a steam generator and arrives at it Evaporation again in the steam turbine, so that a closed Its water-steam cycle is created. A plant with the components required for this, in particular with a Steam turbine and with a condenser, is also called steam called turbine plant.

Der Kondensator einer derartigen Dampfturbinenanlage ist aus strömungstechnischen Gründen üblicherweise unterhalb der Dampfturbine angeordnet. Eine derartige Anlage, bei der der Kondensator in einem Betongehäuse angeordnet ist, ist bei spielsweise aus der US-PS 5 495 714 bekannt. Eine derartige Bauweise erfordert jedoch einen besonders großen umbauten Raum und bedingt einen besonders hohen montage- und ferti gungstechnischen Aufwand.The condenser of such a steam turbine plant is off fluidic reasons usually below the Steam turbine arranged. Such a system in which the Condenser is arranged in a concrete housing is at known for example from US Pat. No. 5,495,714. Such However, construction requires a particularly large conversion Space and requires a particularly high assembly and manufacturing engineering effort.

Alternativ ist auch eine ebenerdige Aufstellung des Kondensa tors, also eine Aufstellung in gleicher Bauhöhe wie die der Dampfturbine an sich, möglich. Für eine derartige Aufstellung ist im Hinblick auf Wärmespannungen zwischen der Dampfturbine und dem Kondensator, insbesondere bei wechselnden Lastzustän den, üblicherweise eine Überströmleitung zwischen der Dampf turbine und dem Kondensator vorgesehen. Eine derartige Über strömleitung kann jedoch unerwünschte Nachteile hinsichtlich des Strömungsverhaltens des aus der Dampfturbine abströmenden Dampfes oder hinsichtlich eines Druckverlustes zur Folge ha ben. Eine Dampfturbinenanlage mit ebenerdig aufgestelltem Kondensator, der an das Abdampfgehäuse einer Dampfturbine an geschlossen ist, ist beispielsweise aus der EP 0 384 200 A1 oder aus der DE 195 23 923 A1 bekannt.Alternatively, the condenser can be installed at ground level tors, i.e. a set up at the same height as that of the Steam turbine itself, possible. For such a lineup is in terms of thermal stresses between the steam turbine and the capacitor, especially with changing load conditions the, usually an overflow line between the steam turbine and the condenser provided. Such an over however, flow lines can have undesirable disadvantages the flow behavior of the flowing out of the steam turbine Vapor or in terms of pressure loss ha ben. A steam turbine plant with ground level Condenser attached to the steam casing of a steam turbine is closed, for example from EP 0 384 200 A1 or known from DE 195 23 923 A1.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dampf turbinenanlage anzugeben, bei der mit besonders geringem Auf wand und mit besonders geringem Druckverlust für den aus der Dampfturbine abströmenden Dampf eine kellerlose oder ebener dige Aufstellung des Kondensators ermöglicht ist.The invention is therefore based on the object of a steam turbine system to be specified in the case of particularly low opening wall and with a particularly low pressure drop for the from the Steam turbine outflowing steam a basementless or level position of the capacitor is enabled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Dampf turbinenanlage mit einer Dampfturbine, deren Turbinengehäuse ein mit einem Kondensator lösbar starr verbundenes Gehäuse oberteil aufweist, wobei der Kondensator auf einem Fundament verschiebbar gelagert ist und zur Lagerung des Kondensators ein Kugellager vorgesehen ist.According to the invention, this object is achieved by a steam Turbine system with a steam turbine, the turbine housing a housing detachably rigidly connected to a capacitor Has top, the capacitor on a foundation is slidably mounted and for storing the capacitor a ball bearing is provided.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß eine kellerlose oder ebenerdige Aufstellung des Kondensators unter Vermeidung eines ungünstigen Druckverlustes durch einen Ver zicht auf die zwischen die Dampfturbine und den Kondensator geschaltete Überströmleitung ermöglicht ist. Dazu kann der Kondensator unmittelbar an das Turbinengehäuse angeschlossen sein. Die Verbindung von Turbinengehäuse und Kondensator sollte dabei für eine Aufnahme von Reibungskräften insbeson dere bei unterschiedlichem Ausdehnungsverhalten von Turbinen gehäuse und Kondensator starr sein. Um eine Beschädigung von Komponenten aufgrund thermischer Ausdehnung dabei sicher zu vermeiden, sollte der Kondensator örtlich verschiebbar gela gert sein.The invention is based on the consideration that a cellarless or ground-level installation of the capacitor below Avoiding an unfavorable pressure loss through a Ver dispense with the between the steam turbine and the condenser switched overflow line is enabled. In addition, the Capacitor directly connected to the turbine housing his. The connection of the turbine housing and condenser should in particular to absorb frictional forces with different expansion behavior of turbines housing and capacitor must be rigid. To prevent damage from Components due to thermal expansion avoid, the capacitor should be movable locally be annoyed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims.

Die Auflager des Kondensators sollten dabei derart ausgebil det sein, daß die bei einer seitlichen Verschiebung des Kon densators beispielsweise infolge thermischer Ausdehnung auf tretenden Reibungskräfte besonders gering sind. Dazu können als Auflager beispielsweise Elastomere oder Pendelstützen vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist zur Lagerung des Kon densators ein Vielkugellager vorgesehen.The supports of the capacitor should be designed in this way det be that the at a lateral displacement of the Kon for example due to thermal expansion occurring frictional forces are particularly low. You can do this as a support, for example, elastomers or pendulum supports be provided. It is advantageous to store the con a multi-ball bearing provided.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist die Dampfturbi nenanlage derart ausgebildet, daß sich die bei der örtlichen Verschiebung des Kondensators infolge von Wärmedehnungen auf tretenden Reibungskräfte gegenseitig aufheben und somit nur zu einer besonders resultierenden Gesamtkraft auf das Turbi nengehäuse führen. Dazu umfaßt der Kondensator zweckmäßiger weise eine Anzahl von Kondensatorelementen, die strömungs technisch beispielsweise parallel geschaltet sein können. Je weils zwei dieser Kondensatorelemente sind zweckmäßigerweise am Gehäuseoberteil einander gegenüberliegend angeordnet.In a particularly advantageous embodiment, the steam turbine nenanlage designed so that the local Displacement of the capacitor due to thermal expansion canceling friction forces and thus only to a particularly resulting total force on the turbo lead housing. For this purpose, the capacitor more appropriately comprises as a number of capacitor elements that flow technically, for example, can be connected in parallel. Each because two of these capacitor elements are useful arranged opposite each other on the upper housing part.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind sämtliche Ab strömflächen für Abdampf aus der Dampfturbine in das Gehäuse oberteil integriert. Somit ist unabhängig von der individuel len Auslegung der Dampfturbine die Verwendung eines standar disierten Gehäuseunterteils für die Dampfturbine ermöglicht.In a further advantageous embodiment, all Ab flow surfaces for exhaust steam from the steam turbine into the housing integrated top. It is therefore independent of the individual len design of the steam turbine using a standard disiert lower housing part for the steam turbine enables.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere darin, daß durch die verschiebbare Lagerung des Konden sators oder der Kondensatorelemente auf dem Fundament auf be sonders einfache Weise eine Kompensation thermischer Ausdeh nungen infolge von Lastwechseln der Dampfturbine auch bei ei ner starren Verbindung des Kondensators mit dem Turbinenge häuse ermöglicht ist. Somit ist eine kellerlose oder ebener dige Aufstellung des Kondensators auch bei Verzicht auf eine den Kondensator von der Dampfturbine kräftemäßig entkoppeln den Überströmleitung möglich.The advantages achieved with the invention are in particular The fact that the movable storage of the condensate sators or the capacitor elements on the foundation on be a particularly simple way to compensate for thermal expansion due to changes in the load of the steam turbine even with egg ner rigid connection of the capacitor with the turbine is possible. Thus, a basement-less or level position of the capacitor even if one is not used Decouple the condenser from the steam turbine the overflow line possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch eine Dampfturbinenanlage in Frontansicht.An embodiment of the invention is based on a Drawing explained in more detail. The figure shows schematically a steam turbine plant in front view.

Die Dampfturbinenanlage 1 gemäß der Figur umfaßt eine Dampf turbine 2, deren Turbinengehäuse 4 aus einem Gehäuseoberteil 6 und aus einem Gehäuseunterteil 8 gebildet ist. Die Dampf turbine 2 ist zum Einsatz als Industrieturbine vorgesehen und für eine mechanische Leistung von etwa 6 bis 8 MW ausgelegt.The steam turbine system 1 according to the figure comprises a steam turbine 2 , the turbine housing 4 of which is formed from an upper housing part 6 and from a lower housing part 8 . The steam turbine 2 is intended for use as an industrial turbine and is designed for a mechanical output of approximately 6 to 8 MW.

Das Gehäuseunterteil 8 des Turbinengehäuses 4 ist auf einem Traggestell 10 angeordnet, welches seinerseits auf einem ebenerdigen Fundament 12 eines nicht näher dargestellten Ma schinenhauses angebracht ist.The lower housing part 8 of the turbine housing 4 is arranged on a support frame 10 , which in turn is attached to a ground-level foundation 12 of a machine house, not shown.

Die Dampfturbine 2 ist in einen nicht näher dargestellten Wasser-Dampf-Kreislauf der Dampfturbinenanlage 1 geschaltet. Im Wasser-Dampf-Kreislauf ist der Dampfturbine 2 ein Konden sator 14 nachgeschaltet, der im Ausführungsbeispiel zwei Kon densatorelemente 16, 18 umfaßt. Alternativ kann aber auch eine andere Anzahl an Kondensatorelementen vorgesehen sein.The steam turbine 2 is connected to a water-steam circuit of the steam turbine system 1 , which is not shown in detail. In the water-steam cycle, the steam turbine 2 is a condenser 14 downstream, which in the exemplary embodiment comprises two capacitor elements 16 , 18 . Alternatively, however, a different number of capacitor elements can also be provided.

Die Kondensatorelemente 16, 18 des Kondensators 14 sind je weils über einen Flansch 20, 22 mit einem in das Gehäuseober teil 6 integrierten Abdampfgehäuse 24 starr lösbar verbunden. Zur Herstellung der starr lösbaren Verbindungen ist dabei an jedem Flansch 20, 22 eine Schraubverbindung vorgesehen. Das Abdampfgehäuse 24 ist dabei derart ausgebildet, daß sämtliche für die Abströmung des Turbinenabdampfes vorgesehenen Ab strömflächen in das Gehäuseoberteil 6 integriert sind. Unab hängig von der individuellen Auslegung der Dampfturbine 2 ist somit ein standardisiertes Bauteil als Gehäuseunterteil 8 verwendbar. The capacitor elements 16 , 18 of the condenser 14 are each rigidly releasably connected via a flange 20 , 22 to an evaporator housing 24 integrated into the housing upper part 6 . To produce the rigidly releasable connections, a screw connection is provided on each flange 20 , 22 . The exhaust housing 24 is designed such that all of the flow surfaces provided for the outflow of the turbine exhaust gas are integrated into the upper housing part 6 . Regardless of the individual design of the steam turbine 2 , a standardized component can thus be used as the lower housing part 8 .

Zur Lagerung der Kondensatorelemente 16, 18 des Kondensa tors 14 ist jeweils ein auf dem Fundament 12 angeordneter La gerblock 26 bzw. 28 vorgesehen. Auf dem jeweiligen Lagerblock 26, 28 ist das jeweilige Kondensatorelement 16 bzw. 18 mit tels einer Anzahl von Lagerelementen 30 bzw. 32 in horizonta ler Richtung verschiebbar gelagert. Der Kondensator 14 ist somit auf dem Fundament 12 verschiebbar gelagert. Die Lager blöcke 26, 28 sind dabei in ihrer Höhe derart bemessen, daß die Lagerelemente 30, 32 annähernd in Höhe der Mittelachse der (nicht näher dargestellten) Turbinenwelle der Dampftur bine 2 angeordnet sind. Durch diese Anordnung ist ein Auftre ten vertikaler Kraftkomponenten in den Lagerelementen 30, 32 bei thermischen Spannungen weitgehend vermieden.For storage of the capacitor elements 16 , 18 of the capacitor 14 , one arranged on the foundation 12 La gerblock 26 and 28 is provided. On the respective bearing block 26 , 28 , the respective capacitor element 16 or 18 is mounted displaceably in the horizontal direction by means of a number of bearing elements 30 or 32 . The capacitor 14 is thus slidably supported on the foundation 12 . The bearing blocks 26 , 28 are dimensioned in such a height that the bearing elements 30 , 32 are arranged approximately at the height of the central axis of the (not shown) turbine shaft of the steam door 2 . This arrangement largely avoids the occurrence of vertical force components in the bearing elements 30 , 32 at thermal stresses.

Als Lagerelemente 30, 32 sind im Ausführungsbeispiel Vielku gellager vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können die Lagerelemente 30, 32 aber auch als Elastomere oder als Pen delstützen ausgebildet sein.As bearing elements 30 , 32 in the exemplary embodiment, poly ball bearings are provided. Alternatively or additionally, the bearing elements 30 , 32 can also be designed as elastomers or as pen supports.

Durch die verschiebbare Lagerung der Kondensatorelemente 16, 18 des Kondensators 14 auf dem Fundament 12 ist auf besonders einfache Weise eine ebenerdige Anordnung des Kondensators 14 und somit eine kellerlose Aufstellung des Kondensators 14 er möglicht. Die bei Lastwechseln der Dampfturbine 2 infolge thermischer Ausdehnungen auftretenden Kräfte am Turbinenge häuse 4 werden über die starren Verbindungen an den Flanschen 20, 22 auf die Kondensatorelemente 16, 18 übertragen. Sie re sultieren dort infolge der verschiebbaren Lagerung in einer horizontalen Verschiebung der Kondensatorelemente 16, 18, ohne daß nennenswerte Verspannungen auftreten können. Auch bei kellerloser Aufstellung des Kondensators 14 sind somit Schäden aufgrund von Wärmespannungen sicher vermieden. Due to the displaceable mounting of the capacitor elements 16 , 18 of the capacitor 14 on the foundation 12 , a ground-level arrangement of the capacitor 14 and thus a basement-free installation of the capacitor 14 is possible in a particularly simple manner. The forces occurring on the turbine turbine 4 during load changes of the steam turbine 2 as a result of thermal expansions are transmitted to the capacitor elements 16 , 18 via the rigid connections on the flanges 20 , 22 . You re result there due to the displaceable mounting in a horizontal displacement of the capacitor elements 16 , 18 without significant stresses can occur. Damage due to thermal stresses is thus reliably avoided even when the capacitor 14 is installed without a cellar.

Die bei der horizontalen Verschiebung der Kondensatorelemente 16, 18 auftretenden Reibungskräfte sind aufgrund der Ausge staltung der Lagerelemente 30, 32 besonders gering.The occurring in the horizontal displacement of the capacitor elements 16 , 18 friction forces are due to the design of the bearing elements 30 , 32 particularly low.

Die Kondensatorelemente 16, 18 sind einander gegenüberliegend am Gehäuseoberteil 6 des Turbinengehäuses 4 angeordnet. Die bei der horizontalen Verschiebung der Kondensatorelemente 16, 18 infolge thermischer Ausdehnung auftretenden, auf das Ge häuseoberteil 6 aufgrund der Reibungskräfte in den Lagerele menten 30, 32 einwirkenden Reaktionskräfte kompensieren sich aufgrund dieser symmetrischen Anordnung nahezu. Eine Verlage rung des Gehäuseoberteils infolge thermischer Ausdehnungen ist somit sicher vermieden.The capacitor elements 16 , 18 are arranged opposite one another on the upper housing part 6 of the turbine housing 4 . The horizontal displacement of the capacitor elements 16 , 18 due to thermal expansion, on the Ge housing upper part 6 due to the frictional forces in the bearing elements 30 , 32 acting reaction forces almost compensate due to this symmetrical arrangement. A Ver tion tion of the upper housing part due to thermal expansion is thus avoided.

Claims

1. Steam turbine system ( 1 ) with a steam turbine ( 2 ), the turbine housing ( 4 ) with a condenser ( 14 ) detachably rigidly connected housing upper part ( 6 ), the condenser ( 14 ) being slidably mounted on a foundation ( 12 ) and a ball bearing is provided for mounting the capacitor ( 14 ).

2. Steam turbine system ( 1 ) according to claim 1, in which the condenser ( 14 ) on the foundation ( 12 ) is mounted displaceably in the horizontal direction.

3. Steam turbine system ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the capacitor ( 14 ) comprises a number of capacitor elements ( 16 , 18 ), two of which are arranged opposite each other on the upper housing part ( 6 ).

4. Steam turbine system ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, in which all outflow surfaces for exhaust steam from the steam turbine ( 2 ) are integrated into the upper housing part ( 6 ).